Wie wählt man eine Formherstellungstechnik aus?
Was ist die beste Formherstellungstechnik für eine bestimmte Anwendung? Dies hängt von einigen wichtigen Faktoren ab, darunter dem gewünschten Material des Endteils, dem beabsichtigten Herstellungsprozess, der Geometrie des Modells und dem Produktionsvolumen.
Im Folgenden wird ein vereinfachter, schrittweiser Ansatz zur Auswahl der besten Technik für Ihr Fertigungsprojekt in mehreren Schritten beschrieben:
1. Skizzieren Sie die Entwicklungskriterien für Ihr Projekt
Ein Fertigungs-Masterplan kann dabei helfen, klare Details darüber zu erstellen, was von einem Projekt zu erwarten ist, seinen Entwicklungszeitplan und das verfügbare Budget. Ob Sie planen, kundenspezifische Teile zu erstellen oder Tausende desselben Artikels in Massenproduktion herzustellen, wird bestimmen, welche Optionen Sie in den nächsten Schritten auswählen müssen. Die Entwicklungskriterien können je nach Projekt variieren, umfassen im Allgemeinen jedoch das Design des Teils, die Größe, das Material, die Qualität, die erforderlichen Toleranzen, den Zeitplan, das erforderliche Produktionsvolumen, Kostenbeschränkungen usw.
In der Produktentwicklung ist das Ausgangsdokument, das viele dieser Fragen beantwortet, oft das Produktanforderungsdokument (PRD), während die Stückliste (BOM) ist die umfassende Liste von Teilen, Artikeln, Baugruppen und anderen Materialien, die zur Herstellung eines Produkts erforderlich sind.
2. Wählen Sie den Herstellungsprozess aus
Der richtige Herstellungsprozess für ein bestimmtes Teil hängt maßgeblich von den Entwicklungskriterien ab. In einigen Fällen können mehrere Produktionsprozesse verwendet werden, um ein bestimmtes Design zu erstellen. Als Faustregel gilt: Wählen Sie den Prozess, der das gegebene Teil mit der erforderlichen Qualität und den geringsten Kosten herstellen kann und gleichzeitig die übrigen Entwicklungskriterien erfüllt. Die Materialauswahl und das Herstellungsvolumen sind wahrscheinlich die wichtigsten Faktoren für Ihre Entscheidung.
Für Kunststoffteile können Sie unsere lesen Leitfaden zu Herstellungsprozessen für Kunststoffe.
3. Wählen Sie die Formherstellungstechnik aus
Sobald Sie sich für den richtigen Herstellungsprozess entschieden haben, wird auch die Art der Form für den Prozess weitgehend durch die Entwicklungskriterien bestimmt. Während die genauen Faktoren vom Herstellungsprozess abhängen, sind hier einige der wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl einer Formherstellungstechnik:
Design des Teils: Versuchen Sie, das Design so weit wie möglich zu vereinfachen und es an den Designregeln des jeweiligen Herstellungsprozesses auszurichten, um die Technik wählen zu können, mit der die niedrigsten Kosten erzielt werden können. Für einfache Designs sind möglicherweise nur Formen erforderlich, die mit manuellen Techniken erstellt werden können, während für die Erstellung komplexer Designs häufig mehrteilige Formen und digitale Fertigungswerkzeuge wie 3D-Drucker oder CNC-Bearbeitung erforderlich sind.
Produktionsvolumen: Großserienproduktionen erfordern langlebige Formen, die Modelle präzise reproduzieren können, ohne nach einigen Anwendungen abzunutzen. Allerdings ist die Herstellung solcher Werkzeuge mit hohen Kosten und Vorlaufzeiten verbunden. Bei Einzelstücken und kleineren Chargen kann es effizienter sein, günstigere Formen zu wählen, die schneller hergestellt werden können, wie zum Beispiel Opferformen oder weiche Formen, die entsorgt werden können, wenn sie beginnen, Anzeichen von irreparablem Verschleiß zu zeigen.
Qualität: Engere Toleranzen erfordern die Herstellung präziserer Formen und Werkzeuge, beispielsweise digitale Fertigungswerkzeuge, und müssen langlebiger sein, um eine gleichbleibende Teilequalität über mehrere Zyklen hinweg sicherzustellen.
Zeitleiste: Die Herstellung komplexer Metallformen dauert bei einem Dienstleister oft Monate. Wenn Sie an einem kürzeren Zeitplan arbeiten, versuchen Sie, nach Alternativen zu suchen, die die Vorlaufzeit verkürzen können, z 3D-gedrucktes Rapid Tooling.
Material: Materialien, die einen höheren Schmelzpunkt haben oder abrasiver sind, erfordern Formen, die haltbarer sind und das erforderliche Teilevolumen ohne Qualitätsverlust erzeugen können.
Beschreibung des Formmaterials | |||||||
Material | Materialeigenschaften und Anwendung | ||||||
S136H | Es handelt sich um hochwertigen, nicht bestickten Werkzeugstahl. Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Polierrotation, Verschleißfestigkeit, Bearbeitbarkeit, EDM kann einen Ultra-Spiegelbearbeitungseffekt und eine hochwertige Oberfläche sowie Abschreckung mit ausgezeichneter Stabilität erzielen. Die Oberfläche der Kavität bleibt auch nach längerem Gebrauch glatt. Formen benötigen keinen besonderen Schutz, wenn sie in feuchter Umgebung betrieben oder gelagert werden. Empfohlen für Spritzgussformen und korrosive Kunststoffformen mit hohen Polieranforderungen. | ||||||
718H | Es handelt sich um vakuumgeschmolzenen Chrom-Nickel-Molybdän-legierten Stahl, modifizierten vorgehärteten Kunststoff-Gesenkstahl, der vor Verlassen des Werks gehärtet und angelassen wurde. Es besteht keine Gefahr von Rissbildung und Verformung durch Wärmebehandlung. Es kann ohne Wärmebehandlung nitriert und flammgehärtet werden, um die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit der Matrize zu verbessern. Hervorragende Polierleistung und verbesserte Verschleißfestigkeit. Wird für Spritzguss- und Extrusionsformen für thermoplastische Materialien, Kunststoffformen mit hoher Oberflächengüte, Blasformformen, Formformen, Strukturteile und Wellen verwendet. | ||||||
P20 | P20-Gesenkstahl ist eine Art Kunststoff-Gesenkstahl, da seine Bearbeitungsleistung besser ist und er eine gewisse Abrasivität aufweist. Der Härtebereich sollte erreicht werden können285-330HB, das in 30-36HRC umgewandelt werden kann, um den allgemeinen Anforderungen gerecht zu werden. | ||||||
NAK80 | Vorgehärteter Stahl (36–43 HRC), ohne Wärmebehandlung, kann direkt bearbeitet werden; Die Oberflächen- und Kernhärte ist gleichmäßig, gute Bearbeitbarkeit; Hervorragende Entladungsbearbeitung. Das Schleifen nach der Entladungsbearbeitung ist sehr einfach, da die Oberflächenhärte der Entladungsbearbeitung gleichmäßig und die Härte der weißen Schicht gering ist. Gutes Spiegelpolieren; Gute Schweißbarkeit; Gute Ätzeigenschaften; Stabile Größe, geeignet für Präzisionsteile und Massenproduktion. Aufgrund des Einflusses seiner chemischen Zusammensetzung ist das Material spröde und kann an der Stelle, an der sich die Verarbeitungsspannung konzentriert, bei Verwendung in komplexeren Formen leicht reißen. Hohe thermische Empfindlichkeit, es ist notwendig, während des Schweißens vorzuwärmen, die Wärme zu konservieren und nach dem Schweißen Wärme zu erwärmen und Spannungen abzubauen, da sonst die Gefahr eines Schweißfehlers besteht. Es ist zu beachten, dass es zu Größenveränderungen kommt, wenn die Verarbeitungstemperatur 520 °C überschreitet. | ||||||
8402 | Bei hohen und niedrigen Temperaturen weist es eine gute Verschleißfestigkeit, ausgezeichnete Zähigkeit und Duktilität, Stabilität und ausgezeichnete Rotationsverarbeitung und Polierung, ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und thermische Ermüdungsbeständigkeit, ausgezeichnete Härtbarkeit und geringe Verformung bei der Wärmebehandlung auf. Wird für Metall-Warmschmiedegesenke, Aluminium-Strangpressgesenke, Kunststoffgesenke, Aluminium-Druckgussgesenke usw. verwendet. | ||||||
8407 | Der Spezialstahl 8407 ist ein legierter Werkzeugstahl aus Chrom, Molybdän und Vanadium. Es handelt sich um einen Stahl mit hoher Reinheit und feiner Struktur, der durch spezielle Stahlherstellungstechnologie und strenge Qualitätskontrolle gewonnen wird. Die Isotropie (Isotropie) von 8407 ist besser als die von H13 im allgemeinen traditionellen Stahlherstellungssystem. Dies ist wertvoller für die mechanische Ermüdungsbeständigkeit und die Ermüdungsbeständigkeit bei thermischer Beanspruchung von Formen, wie z. B. Druckgussformen, Schmiedeformen und Extrusionsformen. Daher kann die Matrizenhärte von 8407 1–2 Stunden höher sein als die von gewöhnlichem H13, ohne dass die Zähigkeit darunter leidet. Eine hohe Härte kann das Auftreten von Heißrissen verlangsamen und die Lebensdauer der Matrize verbessern | ||||||
ASP-23 | Es handelt sich um einen Chrom-Molybdän-Vanadium-Pulverstahl mit hoher Verschleißfestigkeit (Abrasivverschleißfestigkeit), hoher Druckfestigkeit, ausgezeichneter Härtbarkeit, guter Zähigkeit, guter Dimensionsstabilität bei der Wärmebehandlung und guter Anlasserweichungsbeständigkeit. Asp-23 eignet sich besonders für dünne Materialien, die verarbeitet und geformt werden sollen, oder für Werkzeugausfälle aufgrund von gemischtem Abrasiv- und Adhäsionsverschleiß oder wissensabrasivem Verschleiß, und das Risiko einer plastischen Oberflächenverformung ist ebenfalls hoch. Zum Beispiel Stanzen von Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt, Stanzen von gehärtetem Stahlblech oder kaltgewalztem Stahlband, Kunststoffformen mit Glasfasern. | ||||||
XW-42 | Es handelt sich um eine Art Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoff- und hohem Chromgehalt, der Molybdän und Vanadium enthält. Verschleißfestigkeit und Zähigkeit sowie hervorragende Abschreckeigenschaften werden häufig für den Einsatz in Formen empfohlen, die eine gute Verschleißfestigkeit und entsprechende Zähigkeit (Schlagzähigkeit) erfordern. Zum Beispiel: Präzisions-Hardwareform, Halbleiterform, Präzisionsteile und so weiter. | ||||||
#45 Stahl | #45 Steel ist ein hochwertiger Kohlenstoffbaustahl mit geringer Härte und einfacher Schneidbarkeit. Es wird häufig als Schalung, Spross, Leitpfosten usw. in der Form verwendet, muss jedoch wärmebehandelt werden. Die vergüteten Teile weisen gute umfassende mechanische Eigenschaften auf und werden häufig in verschiedenen wichtigen Strukturteilen verwendet, insbesondere in Pleueln, Bolzen, Zahnrädern und Wellen, die unter wechselnden Belastungen arbeiten. Allerdings ist die Oberflächenhärte gering und nicht verschleißfest. Die Oberflächenhärte von Teilen kann durch Abschrecken und Anlassen + Oberflächenabschrecken verbessert werden. falten | ||||||
#50 Stahl | Der Stahl weist eine mittlere Bearbeitbarkeit, eine geringe Kaltverformungsplastizität, eine schlechte Schweißbarkeit, keine Anlasssprödigkeit während der Wärmebehandlung, aber eine geringe Härtbarkeit auf. Der kritische Durchmesser in Wasser beträgt 13–30 mm und beim Abschrecken mit Wasser neigt es zur Rissbildung. Dieser Stahl wird normalerweise nach einer Wärmebehandlung wie Normalisieren, Abschrecken und Anlassen oder Hochfrequenz-Oberflächenabschrecken verwendet. Er eignet sich für die Herstellung von Gesenkteilen mit hoher Verschleißfestigkeit und großer dynamischer Belastung und Stößen |